6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)6.3三極管6.5集成電路6.2二級(jí)管6.4晶閘管6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)6.1.1本征半導(dǎo)體

最常用的半導(dǎo)體是硅和鍺。硅和鍺的的原子核最外層都有4個(gè)價(jià)電子，如將硅、鍺材料提純并形成單晶體后，所有原子便基本上整齊排列，這種純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。返回晶體中硅原子的整齊排列方式6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)6.1.1本征半導(dǎo)體

自由電子和空穴6.1.2

N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體

6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)1.N型半導(dǎo)體

N型半導(dǎo)體是在硅（或鍺）的晶體中摻入磷元素（或其他的5價(jià)元素）而形成的。2.P型半導(dǎo)體

p型半導(dǎo)體是在硅（或鍺）的晶體中摻入少量的硼元素（或其他3價(jià)元素）而形成的。6.1.3

PN結(jié)

6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)1.PN結(jié)的形成2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)在沒(méi)有外加電壓的情況下，當(dāng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，PN結(jié)的寬度相對(duì)確定，如果在PN結(jié)兩端加上電壓，出現(xiàn)以下情況。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成內(nèi)電場(chǎng)6.1.3

PN結(jié)

6.1半導(dǎo)體及PN結(jié)

1）PN結(jié)加正向電壓（正向偏置）

所謂PN結(jié)加正向電壓，是指外電源的正極接PN結(jié)的P區(qū)，外電源的負(fù)極接PN結(jié)的N區(qū)。

2）PN結(jié)加反向電壓（反向偏置）

所謂PN結(jié)加反向電壓，是指外電源的正極接PN結(jié)的N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)。6.2二極管

二極管是最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體元件，是單向電子閥，電流只能從一個(gè)方向通過(guò)。它是由P型半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料組合成的。6.2.1

二極管的電流與電壓關(guān)系

返回二極管及符號(hào)表示形式二極管的伏安特性曲線6.2二極管6.2.1

二極管的電流與電壓關(guān)系

1.正向特性

當(dāng)二極管所加正向電壓較小時(shí)，由于外加電壓不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)對(duì)載流子運(yùn)動(dòng)的阻擋作用，二極管呈現(xiàn)的電阻較大，因此正向電流幾乎為0。與這一部分相對(duì)應(yīng)的電壓稱為死區(qū)電壓（也稱門檻電壓或閾值電壓）。死區(qū)電壓的大小與二極管材料及溫度等因素有關(guān)，一般硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺二極管的死區(qū)電壓約為0.1V。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓時(shí)，二極管正向?qū)?。?dǎo)通后，隨著正向電壓的升高，正向電流急劇增大，電壓與電流的關(guān)系基本上為一指數(shù)曲線。導(dǎo)通后二極管兩端的正向電壓稱為正向壓降，一般硅二極管的正向壓降約為0.7V，鍺二極管的正向壓降約為0.2V。6.2二極管6.2.1

二極管的電流與電壓關(guān)系

2.反向特性

當(dāng)二極管加上反向電壓時(shí)，加強(qiáng)了PN結(jié)的內(nèi)電場(chǎng)，只有少數(shù)載流子在反向電壓作用下通過(guò)PN結(jié)，形成很小的反向電流。反向電壓增加，但不超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，反向電流很小且基本不變，此處的反向電流通常也稱為反向飽和電流。反向電流是由少數(shù)載流子形成的，它會(huì)隨溫度升高而增大，實(shí)際應(yīng)用中，此值越小越好。6.2二極管6.2.2

二極管的主要參數(shù)

最大整流電流最大整流電流是指二極管長(zhǎng)期工作時(shí)，允許通過(guò)二極管的最大正向電流的平均值。它與PN結(jié)的面積、材料及散熱條件有關(guān)。當(dāng)實(shí)際電流超過(guò)該值時(shí)，二極管會(huì)因過(guò)熱而損壞最高反向工作電壓最高反向工作電壓是指保證二極管不被擊穿所允許施加的最大反向電壓。實(shí)際使用中，二極管反向電壓不應(yīng)超過(guò)此電壓值，以防止反向擊穿而損壞。一般半導(dǎo)體器件手冊(cè)給出的最高反向電壓約為反向擊穿電壓的一半反向電流反向電流指二極管加反向電壓而未擊穿時(shí)流過(guò)的反向電流。如果該值較大，是不能正常使用的2316.2二極管6.2.3

汽車上常用的二極管

1.整流二級(jí)管正極管的引出極為正極，外殼為負(fù)極，在管殼底上一般標(biāo)有紅色標(biāo)記。在負(fù)極搭鐵的硅整流發(fā)電機(jī)中，三個(gè)正極管的外殼壓裝在散熱板的三個(gè)座孔內(nèi)，共同組成發(fā)電機(jī)的正極，由一個(gè)與發(fā)電機(jī)后端蓋絕緣的整流板固定螺栓通至機(jī)殼外，作為發(fā)電機(jī)的火線接線柱（電樞接線柱）1）正極管汽車6管整流器安裝示意圖6.2二極管6.2.3

汽車上常用的二極管

負(fù)極管的引出極為負(fù)極，外殼為正極，在管殼底上一般標(biāo)有黑色標(biāo)記。三個(gè)負(fù)極管的外殼壓裝在后端蓋的三個(gè)孔內(nèi)，和發(fā)電機(jī)外殼一起成為發(fā)電機(jī)的負(fù)極2）負(fù)極管2.穩(wěn)壓二級(jí)管穩(wěn)壓二極管及特性曲線6.2二極管6.2.3

汽車上常用的二極管

3.發(fā)光二級(jí)管

發(fā)光二極管（LED）是包含具有PN

結(jié)的主動(dòng)顯示元件，如圖所示，其實(shí)質(zhì)是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的一個(gè)PN結(jié)。發(fā)光二極管及符號(hào)6.3三極管6.3.1

三極管的結(jié)構(gòu)與類型

1.三級(jí)管的結(jié)構(gòu)

通過(guò)一定的制作工藝使三層半導(dǎo)體形成兩個(gè)PN結(jié)，自三層半導(dǎo)體各引出一個(gè)電極，然后用管殼封裝，就構(gòu)成了組成各種電子電路的核心半導(dǎo)體器件——三極管。三個(gè)電極分別稱為發(fā)射極e、基極b、集電極c。電極對(duì)應(yīng)的每層半導(dǎo)體分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。發(fā)射區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)與基區(qū)交界處的PN結(jié)稱為集電結(jié)。返回6.3三極管6.3.1

三極管的結(jié)構(gòu)與類型

2.三級(jí)管的類型

三極管根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分為NPN和PNP兩種。提示：6.3三極管6.3.1

三極管的結(jié)構(gòu)與類型

三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：122基區(qū)要制造得很薄且載流子濃度很低。1發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于集電區(qū)摻雜濃度。

三極管在電路中主要起放大作用或開關(guān)作用。工作時(shí)，三極管內(nèi)部的載流子—自由電子和空穴都參與導(dǎo)電，故也成為雙極型三極管。6.3三極管6.3.2

三極管的特性曲線

1.輸入特性曲線2.輸出特性曲線6.3三極管6.3.2

三極管的特性曲線

1）放大區(qū)

在輸出特性曲線上，特性曲線比較平坦的區(qū)域稱為放大區(qū)。三極管工作在放大區(qū)的條件是：發(fā)射極為正向偏置，集電極為反向偏置。

2）截止區(qū)

三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)的條件是：發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為反向偏置。截止?fàn)顟B(tài)的三極管等效為斷開的開關(guān)6.3三極管6.3.2

三極管的特性曲線

3）飽和區(qū)

三極管工作在飽和區(qū)的條件是：發(fā)射極和集電極都為正向偏置。三極管飽和時(shí)，很小，但電流很大，呈低阻狀態(tài)，三極管如同工作在短路狀態(tài)。忽略時(shí)，飽和的三級(jí)管c、e極間近似地等效為一只閉合的開關(guān)，如圖所示。飽和狀態(tài)的三極管等效為閉合的開關(guān)6.3三極管6.3.2

三極管的特性曲線

4）三極管的電子開關(guān)作用的實(shí)例

三極管組成的開關(guān)電路如下圖所示，其控制信號(hào)一般為正脈沖波。三極管開關(guān)電路的組成6.3三極管6.3.3

三極管的主要參數(shù)

1.三極管的主要性能參數(shù)

1）電流的放大系數(shù)

三極管的電流放大系數(shù)分為動(dòng)態(tài)電流放大系數(shù)和靜態(tài)電流放大系數(shù)。當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，集電極電流與基極電流的比值稱為靜態(tài)電流放大系數(shù)，即：注意：26.3三極管6.3.3

三極管的主要參數(shù)

2）極間反向飽和電流1

集電極—基極之間的反向飽和電流ICBO是指發(fā)射極開路，集電極加反向電壓時(shí)測(cè)得的集電極電流。該值受溫度的影響很大。ICBO越小，意味著管子的溫度穩(wěn)定性越高。硅管的ICBO小于鍺管的。

集電極—發(fā)射極反向電流ICEO是指基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流即穿透電流。穿透電流的大小受溫度的影響較大。

ICBO和ICEO都是表征三極管熱穩(wěn)定性的參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)值越小，三極管工作越穩(wěn)定，質(zhì)量越好。6.3三極管6.3.3

三極管的主要參數(shù)

2.三極管的極限參數(shù)132集電極—最大允許電流ICBO集電極—發(fā)射極問(wèn)反向擊穿電壓集電極—最大允許管耗三極管的安全工作區(qū)6.4晶閘管

晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體器件，可以把它看成一個(gè)帶有控制極的特殊整流管，應(yīng)用它可以實(shí)現(xiàn)可控整流，得到可調(diào)的整流輸出電壓。返回

晶閘管的外形及圖形符號(hào)6.4晶閘管1）晶閘管的性能：和整流二極管一樣，晶閘管加反向電壓（A接負(fù)，K接正）是不能導(dǎo)通的晶閘管僅加正向電壓（A接正，K接負(fù)）時(shí)，也不能導(dǎo)通，還需要在陰極和控制極之間再加一個(gè)正向電壓（G接正，K接負(fù)）晶閘管一旦導(dǎo)通之后，即可去掉在陰極和控制極之間加的電壓，在正向電壓作用下繼續(xù)導(dǎo)通

晶閘管導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)6.4晶閘管

2）晶閘管的參數(shù)使用晶閘管必須了解的主要參數(shù)有：額定正向平均電流和額定正向（或反向）阻斷峰值電壓PFU（或PRU）。這兩項(xiàng)額定值均在型號(hào)上體現(xiàn)。如型號(hào)為KPl00-16，表示屬于普通晶閘管KP系列，額定正向平均電流100A，額定正向（或反向）阻斷峰值電壓1600V因晶閘管的過(guò)載能力較差，在使用時(shí)需留有較大余量。6.5集成電路6.5.1

集成電路的外形結(jié)構(gòu)和類型

1.集成電路的外形結(jié)構(gòu)2.集成電路的類型